WO2009007127A1 - Anschlussarmatur - Google Patents

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WO2009007127A1
WO2009007127A1 PCT/EP2008/005677 EP2008005677W WO2009007127A1 WO 2009007127 A1 WO2009007127 A1 WO 2009007127A1 EP 2008005677 W EP2008005677 W EP 2008005677W WO 2009007127 A1 WO2009007127 A1 WO 2009007127A1
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connection fitting
cross
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sectional constriction
flow
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Roland Blumenthal
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Gebr Kemper GmbH and Co KG
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    • Y10T137/9029—With coupling

Definitions

  • the present invention relates to a connection fitting for connecting a ring line with at least one consumer to a floor or riser with connectable to the strand inlet and outlet openings and an intermediate Einfädelö réelle for the loop, which is upstream of a cross-sectional constriction in the flow direction.
  • connection fitting of the type mentioned above, which is downstream of a branch fitting in the flow direction of the strand.
  • branch fitting a partial flow of the strand is led out and passed over a loop to one or more consumers.
  • the ring line opens into the threading of the connection fitting.
  • a cross-sectional constriction acts in the manner of a nozzle and between the branch and the threading causes a pressure difference, through which a flow is generated in a flow in the strand in the ring line.
  • each main line should be understood, regardless of whether this extends within a floor and within the floor several consecutively arranged wet cells via a respective ring line with Trinkg. Domestic hot water supplied, or as riser pipe, for example, in several floors superimposed wet cells interconnected.
  • connection fitting of the aforementioned type is known as part of an ultrapure water supply system.
  • the loop return flow from the loop into the strand is introduced into the connection fitting at an angle of about 90 degrees to the main flow direction.
  • the main flow direction is that direction in which the main flow, ie the flow within the strand, runs.
  • the connection fitting known from DE 39 19 074 has a cross-sectional constriction which acts in the manner of a Venturi nozzle and effects a pressure in the region of the threading opening which is lower than the pressure in the strand, so that in relation to one of the cross-sectional constriction upstream location of the valve , For example, at the inlet opening, a differential pressure loss occurs.
  • connection fitting is known from US 5,622,203.
  • the connection fitting forms part of a hot water circulation system and connects the hot water circulation line to a public drinking water supply network.
  • the connection fitting ensures that hot water is immediately available at a tapping point connected to the system when hot water is withdrawn.
  • the connection fitting acts in the manner of a venturi nozzle, which comprises a cross-sectional constriction located upstream in the flow direction of a threading opening of the circulation line realized by a gap and a cross-sectional widening downstream of the threading opening in the flow direction.
  • the Venturi effect creates a lower pressure in the area of the threading opening (the gap), thus generating a suction which allows the water from the circulation pipe to flow back into the circulation pipe via the gap at an angle of approximately 90 ° circulating water with the drinking or service water from the public drinking water supply network is mixable.
  • the present invention seeks to provide a connection fitting of the type mentioned, which leads to improved flow conditions in the region of the ring line associated with the connection fitting. Furthermore, with the present invention, a water pipe system with at least one floor or riser pipe, in which a plurality of ring lines are connected via Ausfädel- and Einfädelö réelleen, and one between the Ausfädel- and Einfädelö foundeden the associated loop in the strand provided cross-sectional constriction, which meets the practical requirements in an improved manner.
  • connection fitting having the feature of claim 1.
  • the present invention is based on the consideration that the flow in the loop, which is caused by the pressure difference, which can be varied by the nozzle-like cross-sectional constriction in the strand between the Ausfädelö réelle and the threading through a variable passage area of the cross-sectional constriction, in particular depending on the volume flow in the strand, d. H. the effective pressure within the strand.
  • any desired flow characteristic in particular any flow division, i. the distribution to partial flows through the loop on the one hand and by the strand on the other hand, can be achieved.
  • the means for varying the average area of the cross-sectional constriction can be controlled by motor.
  • the average narrowing can be effected for example by a movable throttle element, which is relative to a cross-sectional constriction provided in the strand in a fixed position between the inlet and outlet openings.
  • this throttle element is in its initial position, which in the present case indicates that position at which the maximum possible cross-sectional constriction is achieved in the strand, held in the region of the cross-sectional constriction to form a leakage flow gap.
  • This preferred embodiment ensures that even at relatively low volume flows in the strand a partial flow flows through the strand, so that at no time the total flow in the strand can be done solely by the ring lines and bypassing that length portion extending between the Ausfädel- and threading the respective ring lines, which would lead to the germination of these flow sections.
  • the aforementioned low currents in the strand can be adjusted, for example, when the strand is opened even when not in use, for example by an end-side valve, to flush the respective strand and to empty stale optionally contaminated water.
  • this effect can also be achieved by providing a bypass permitting the leakage flow in the region of the cross-sectional constriction.
  • the throttle element sealingly abut the cross-sectional constriction, without the leakage flow is hindered. Accordingly, according to the embodiment of the present invention, only leakage means must be provided which allow the corresponding leakage flow through the strand, ie a leakage flow to the exclusion of the ring line.
  • the leakage should be dimensioned so that up to a first lifting of the throttle element from the stationary relative to a connection housing provided flow constriction sufficient flow through both the loop and the continuous strand is effected.
  • Each small flow within the strand should accordingly lead to a flow and thus flushing of both the loop and the strand.
  • the cross-sectional constriction, d. H. the configuration, which is usually formed stationary relative to the housing of the connection fitting, is formed by a cone whose upstream surface is a nozzle, i. forms the narrowest cross-section in the strand, and the other conical surface is preferably formed as a diffuser and forms a contact surface for a conical mating surface, which is formed by the throttle element.
  • the conical surface of the throttle element and the conical surface of the double cone need not have the same contour and / or inclination. Rather, both surfaces may have different contours and / or inclinations.
  • the throttle element is preferably held by a spring element under bias, in such a way that the throttle element is present in the starting position against the cross-sectional constriction.
  • the spring characteristic of the spring element can be adjusted with regard to the desired partial flows, depending on the pressure or flow conditions in the strand with changing total flow.
  • the means further comprises a guide element which holds the throttle element movable.
  • the guide element is preferably supported on the inner circumferential surface of the housing of the connection fitting, so that the throttle element is defined and held within the housing defined.
  • an insert part which, in addition to the guide element, also forms a constriction section which precedes this in the flow direction and which forms the cross-sectional constriction.
  • the means for varying the passage area of the cross-sectional constriction in the form of a unitary insert part can be built into the strand and realized. Accordingly, the means can be used for retrofitting in conventional, cylindrical branch lines, from which loop lines depart.
  • the insert can be used in this case in a pipe section of the strand.
  • the insert in an original equipment of a connection fitting, it is preferable to provide on the outer peripheral surface of the insert locking means which are provided there preferably spaced apart in the circumferential direction. With these locking means the insert is held within the valve body.
  • the locking means are preferably formed by latching lugs which engage in formed on the inner peripheral surface of the valve body locking grooves.
  • latching grooves are those recesses to understand that are provided spaced from each other in the circumferential direction and each cooperate with a single latching lug.
  • such locking grooves can be realized continuously in the form of a circumferentially formed on the inner circumference of the valve body recess.
  • the guide element extends into the region of the threading, ie partially covers the threading in the region of the connection fitting and forms a Ring effetsströmungs- passage, which passes through the guide portion, so that the loop flow through the guide element in through the main flow can be recycled in the strand.
  • the development specified in claim 13 offers the possibility to perform within the connection fitting a so-called inliner, which is usually provided as a circulation pipe in a pipe-in-pipe circulation line and usually warm water leads to the consumer. Accordingly, the connection fitting according to this development is particularly suitable for a hot water circulation system.
  • the inner tube is preferably used according to a further preferred embodiment, to guide the throttle element displaceable.
  • a leakage flow is allowed, which also passes through the passage area of the cross-sectional constriction when the throttle element is in its initial position.
  • the guide member at at least one of its end faces with a plurality of support ribs which define the outer peripheral surface and extend in the axial direction.
  • Support webs adjacent in the circumferential direction form a gap through which the introduced loop flow can pass the guide element in the radial direction with respect to the longitudinal axis of the run.
  • the corresponding support webs are preferably funnel-shaped, whereby the introduction of the inner tube is facilitated during assembly of the connection fitting.
  • FIG. 1 is a perspective view of an insert part of the embodiment with the flow inlet in the initial position of the throttle element.
  • Fig. 2 is a side perspective view of Figure 1 in the fully open position of the insert part.
  • FIG. 3 shows a perspective side view of the insert part shown in FIG. 1 with the flow outlet;
  • FIG. 4 shows a longitudinal sectional view through a part of a strand in the region of the connection fitting in the case of a throttle element in the starting position
  • FIG. 5 shows the view shown in FIG. 4 with the throttle element fully open
  • Fig. 7 is a graph showing a comparison of the flow characteristic in the ring line in dependence on the pressure difference between the threading and threading
  • Figures 1 to 3 show an insert 2, which may be formed of metal or plastic and which is formed with a cylindrical outer peripheral surface substantially corresponding to a cylindrical inner peripheral surface of a valve body, which is shown in Figures 4 and 5 and identified there by reference numeral 4 ,
  • the arrow S drawn in FIGS. 1 to 3 illustrates the flow direction of a main flow flowing through the strand, which is designated by reference symbol H in FIGS. 4 and 5.
  • the flow through the loop is indicated by reference H.
  • the insert part 2 At its front end in the flow direction, the insert part 2 has a plurality of circumferentially distributed webs 6, which continue the cylindrical outer peripheral surface and are funnel-shaped inwardly directed at its free end. A corresponding embodiment also has the end remote from the flow. There, the webs are marked with reference numeral 8. This area of the insert part 2 forms a guide element 10 for a throttle element 12. Between the front webs 6 and the rear webs 8, the insert part 2 a ring portion 14, the inner peripheral surface of which forms a conical surface 16 which cooperates with a conical surface 18 of the throttle element 12.
  • a nozzle cross section formed by the ring section, which forms a cross-sectional constriction V with respect to the main flow H, is projected radially inwardly from the webs 6.
  • the nozzle has at its narrowest point a larger diameter than the inwardly drawn webs 6, which form a stop for the throttle element 1.
  • a plurality of latching lugs 20 are formed on the outer peripheral surface, which engage in latching grooves 22 which are recessed on the inner circumferential surface of the valve housing 4.
  • a ring 24 is provided, which comprises the throttle element 12 and circumferentially leads, and forms a support surface 26 for a spring element 28, which extends between this ring 24 and an annular surface 30 of the throttle element 12 extends, which adjoins in the flow direction immediately behind the conical surface 18 of the throttle element 12.
  • the tapered inwardly tapered free ends of the webs 6, 8 form in the embodiment shown a funnel-shaped opening, which facilitates the penetration of an inner tube 32 shown in Figures 4 and 5 of an inliner.
  • This funnel-shaped opening has a diameter approximately corresponding to the outer diameter of the inner tube 32.
  • the inner diameter of the nozzle at its narrowest point is about 15 to 25% larger than the diameter of the funnel-shaped opening.
  • the inner tube 32 passes through a central bore of the throttle element 12. This is presently guided by the inner peripheral surface of the ring 24 and in the flow direction S adjoining webs. Selected webs can engage in axial grooves, which can be formed on the outer peripheral surface of the throttle element 12, whereby an anti-rotation of the throttle element 12 is formed.
  • the insert part 2 with its guide element 10 is located in the region of a threading opening 34 of a ring line not shown in detail, which upstream of the insert part 2 with a Ausfädelö réelle of the strand goes off, leads to one or more consumers, such as a wet room in a hotel, and is returned to the strand in the area of the connection fitting.
  • the circumferentially spaced rear lands 8 thus form a looped flow passage 38 through which the loop flow can flow radially inwardly to unite with the main flow H.
  • the throttle element 14 With increasing pressure difference across the cross-sectional constriction, the throttle element 14 is urged against the force of the spring element 28 in the flow direction to the rear. As a result, the cross-sectional constriction V is increased until the throttle element abuts against the front end of the guide formed by the guide 10. This is in the present case formed by hook-shaped radial projections 40 of the rear webs 8.
  • the resulting flow characteristic in the ring line is illustrated in FIG. 7 in comparison to a conventional flow characteristic K of a constant throttle.
  • K a conventional flow characteristic
  • L a leakage flow
  • pressure changes in this area results in a flow characteristic corresponding to a conventional throttle, but by a constant flow cross-section, which is formed by the leakage flow.
  • valve body 6 webs

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlussarmatur zum Anschließen einer Ringleitung mit mindestens einem Verbraucher an einen Stockwerks- bzw. Steigrohrstrang mit an dem Strang anschließbaren Ein- und Auslassöffnungen (2, 4), und einer dazwischenliegenden Einfädelöffnung (34) für die Ringleitung, der in Strömungsrichtung (S) eine Querschnittsverengung (16) vorgelagert ist. Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine Wasserleitungsanlage mit wenigstens einem Stockwerks- bzw. Steigrohrstrang, an dem mehrere Ringleitungen über Ausfädel- und Einfädelöffnungen angeschlossen sind, und einer zwischen den Ausfädel- und Einfädelöffnungen der zugeordneten Ringleitung im Strang vorgesehenen Querschnittsverengung. Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Anschlussarmatur anzugeben, die im Bereich der der Anschlussarmatur zugeordneten Ringleitung zu verbesserten Strömungsverhältnissen führt und eine Wasserleitungsanlage bereitzustellen, die in verbesserter Weise den praktischen Anforderungen gerecht wird. Zur Lösung der Probleme wird mit der vorliegenden Erfindung eine Anschlussarmatur und eine Wasserleitungsanlage der vorbekannten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass diese Mittel (12, 28) zum Variieren der Durchtrittsfläche der Querschnittsverengung (V) umfassen.

Description

Anschlussarmatur
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlussarmatur zum Anschließen einer Ringleitung mit mindestens einem Verbraucher an einen Stockwerks- bzw. Steigrohrstrang mit an den Strang anschließbaren Ein- und Auslassöffnungen und einer dazwischen liegenden Einfädelöffnung für die Ringleitung, der in Strömungsrichtung eine Querschnittsverengung vorgelagert ist.
Im Bereich der Trinkwassertechnik, insbesondere zur Vermeidung von Verkeimung in Trinkwasserleitungen ist es bekannt, eine Anschlussarmatur der vorstehend erwähnten Art vorzusehen, die einer Abzweigarmatur in Strömungsrichtung des Stranges nachgelagert ist. An der Abzweigarmatur wird eine Teilströmung des Stranges herausgeleitet und über eine Ringleitung zu einem oder mehreren Verbrauchern geführt. Die Ringleitung mündet in der Einfädelöffnung der Anschlussarmatur. In Strömungsrichtung der Einfädelöffnung vorgelagert ist eine Querschnittsverengung, die nach Art einer Düse wirkt und zwischen der Abzweigung und der Einfädelöffnung eine Druckdifferenz bewirkt, durch welche bei einer Strömung in dem Strang auch in der Ringleitung eine Strömung erzeugt wird. Als Strang im Sinne der vorliegenden Erfindung soll jede Hauptleitung verstanden werden, unabhängig davon, ob diese sich innerhalb eines Stockwerkes erstreckt und innerhalb des Stockwerkes mehrere hintereinander angeordnete Nasszellen über jeweils eine Ringleitung mit Trinkbzw. Brauchwasser versorgt, oder als Steigrohrstrang beispielsweise in mehreren Stockwerken übereinander liegende Nasszellen miteinander verbindet.
Aus der DE 39 19 074 ist beispielsweise eine Anschlussarmatur der vorerwähnten Art als Teil eines Reinstwasserversorgungssystems bekannt. Bei dieser vorbekannten Anschlussarmatur wird die aus der Ringleitung in den Strang zurückgeführte Ringleitungsströmung mit einem Winkel von etwa 90 Grad zur Hauptströmungsrichtung in die Anschlussarmatur eingeleitet. Als Hauptströmungsrichtung wird diejenige Richtung verstanden, in der die Hauptströmung, d.h. die Strömung innerhalb des Stranges verläuft. Die aus der DE 39 19 074 bekannte Anschlussarmatur hat eine Querschnittsverengung, die nach Art einer Venturidüse wirkt und im Bereich der Einfädelöffnung einen Druck bewirkt, welcher niedriger als der Druck im Strang ist, so dass bezogen auf eine der Querschnittsverengung in Strömungsrichtung vorgelagerte Stelle der Armatur, beispielsweise an der Einlassöffnung, ein Wirkdruckverlust auftritt. Eine weitere Anschlussarmatur ist aus der US 5,622,203 bekannt. Die Anschlussarmatur bildet einen Teil eines Warmwasserzirkulationssystems aus und verbindet die Warmwasser- zirkulationsleitung mit einem öffentlichen Trinkwasserversorgungsnetz. Mit der Anschlussarmatur wird gewährleistet, dass bei Entnahme von Warmwasser an einer an das System angeschlossenen Zapfstelle unmittelbar Warmwasser zur Verfügung steht. Die Anschlussarmatur wirkt nach Art einer Venturi-Düse, die eine in Strömungsrichtung einer durch einen Spalt realisierten Einfädelöffnung der Zirkulationsleitung vorgelagerte Querschnittsverengung und eine der Einfädelöffnung in Strömungsrichtung nachgelagerte Querschnittserweiterung umfasst. Durch den Venturi-Effekt wird im Bereich der Einfädelöffnung (des Spaltes) ein niedrigerer Druck erzeugt, womit ein Sog generiert wird, der das Wasser aus der Zirkulationsleitung über den Spalt in einem Winkel von annähernd 90° wieder in die Zirkulationsleitung strömen lässt, wobei das zirkulierende Wasser mit dem Trink- oder Brauchwasser aus der öffentlichen Trinkwasser-Versorgungsnetzleitung vermischbar ist.
Praktische Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass insbesondere bei mehreren in Hauptströmungsrichtung hintereinander angeordneten Ringleitungen der strömungsdynamischen Auslegung besondere Beachtung geschenkt werden muss. So sollte nicht nur der Druckverlust innerhalb einer Ringleitung minimiert werden, sondern darüber hinaus auch der Druckverlust jeder einzelnen, in Hauptströmungsrichtung hintereinander angeordneten Anschlussarmatur aufeinander abgestimmt werden, so dass der gewünschte Durchspülungseffekt der Ringleitungen sicher gewährleistet werden kann, um bei Wasserentnahme an einem Verbraucher eine Durchspülung sämtlicher Ringleitungen des Stranges zu bewirken. Dabei ist insbesondere darauf zu achten, dass die Druckdifferenz bei jeder einzelnen Anschlussarmatur möglichst gering wird, ohne dass die gewünschte Durchströmung der Ringleitung bei einer Strömung im Strang, beispielsweise durch Wasserentnahme an einer in Hauptströmungsrichtung dieser Ringleitung nachgeordneten Ringleitung, zum Erliegen kommt.
Die vorliegende Erfindung will eine Anschlussarmatur der eingangs genannten Art anzugeben, die im Bereich der der Anschlussarmatur zugeordneten Ringleitung zu verbesserten Strömungsverhältnissen führt. Des Weiteren soll mit der vorliegenden Erfindung eine Wasserleitungsanlage mit wenigstens einem Stockwerks- bzw. Steigrohrstrang, an dem mehrere Ringleitungen über Ausfädel- und Einfädelöffnungen angeschlossen sind, und einer zwischen den Ausfädel- und Einfädelöffnungen der zugeordneten Ringleitung im Strang vorgesehenen Querschnittsverengung angegeben werden, die in verbesserter Weise den praktischen Anforderungen gerecht wird.
Zur Lösung des ersten Aspekts des obigen Problems wird mit der vorliegenden Erfindung eine Anschlussarmatur mit dem Merkmal von Anspruch 1 angegeben.
Die vorliegende Erfindung lässt sich von der Überlegung leiten, dass die Strömung in der Ringleitung, die von der Druckdifferenz bewirkt wird, die durch die düsenartige Querschnittsverengung im Strang zwischen der Ausfädelöffnung und der Einfädelöffnung durch eine variable Durchtrittsfläche der Querschnittsverengung variiert werden kann, und zwar insbesondere in Abhängigkeit von dem Volumenstrom im Strang, d. h. dem wirksamen Druck innerhalb des Stranges. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann, abhängig von der Stellung eines die Querschnittsverengung variierenden Mittels, jede beliebige Strömungscharakteristik, insbesondere jede beliebige Strömungsteilung, d.h. die Verteilung auf Teilströme durch die Ringleitung einerseits und durch den Strang andererseits, erreicht werden. Hierzu können die Mittel zum Variieren der Durchschnittsfläche der Querschnittsverengung motorisch gesteuert werden. Jedes beliebige Mittel zum Variieren der Durchtrittsfläche ist denkbar. Die Durchschnittsverengung kann beispielsweise durch ein bewegliches Drosselelement bewirkt werden, welches relativ zu einer ortsfest zwischen der Ein- und Auslassöffnung im Strang vorgesehenen Querschnittsverengung ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist dieses Drosselelement in seiner Ausgangsstellung, welche vorliegend diejenige Stellung angibt, bei der die maximal mögliche Querschnittsverengung im Strang erreicht wird, im Bereich der Querschnittsverengung unter Ausbildung eines Leckageströmungsspaltes gehalten. Diese bevorzugte Ausgestaltung stellt sicher, dass auch bei relativ geringen Volumenströmen im Strang ein Teilstrom durch den Strang fließt, so dass zu keiner Zeit die Gesamtströmung im Strang allein durch die Ringleitungen erfolgen kann und unter Umgehung desjenigen Längenabschnitts, der sich zwischen den Ausfädel- und Einfädelöffnungen der jeweiligen Ringleitungen befindet, was zum Verkeimen dieser Strömungsabschnitte führen würde. Die vorerwähnten geringen Strömungen im Strang können beispielsweise dann eingestellt werden, wenn der Strang auch bei Nichtbenutzung, beispielsweise durch ein endseitiges Ventil, geöffnet wird, um den jeweiligen Strang zu spülen und abgestandenes gegebenenfalls verkeimtes Wasser zu entleeren. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann diese Wirkung auch dadurch erzielt werden, dass ein die Leckageströmung erlaubender Bypass im Bereich der Querschnittsverengung vorgesehen ist. Bei dieser Ausgestaltung kann das Drosselelement dichtend an der Querschnittsverengung anliegen, ohne dass die Leckageströmung behindert wird. Dementsprechend müssen nach der Weiterbildung der vorliegenden Erfindung lediglich Leckagemittel vorgesehen sein, welche die entsprechende Leckageströmung durch den Strang, d. h. eine Leckageströmung unter Ausschluss der Ringleitung ermöglichen. Bei der Verwendung einer Drossel als Mittel zum Variieren der Durchtrittsfläche sollte die Leckage so dimensioniert sein, dass bis zu einem erstmaligen Abheben des Drosselelementes von der ortsfest relativ zu einem Anschlussgehäuse vorgesehenen Strömungsverengung eine hinreichende Durchströmung sowohl der Ringleitung wie auch des durchgehenden Stranges bewirkt wird. Jede kleine Strömung innerhalb des Stranges sollte dementsprechend zu einer Durchströmung und damit Durchspülung sowohl der Ringleitung wie auch des Stranges führen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Querschnittsverengung, d. h. die in der Regel ortsfest zu dem Gehäuse der Anschlussarmatur ausgebildete Ausgestaltung durch einen Kegel gebildet, dessen in Strömungsrichtung vordere Fläche eine Düse, d.h. den engsten Querschnitt im Strang ausbildet, und dessen andere Kegelfläche vorzugsweise als Diffusor ausgebildet ist und eine Anlagefläche für eine Kegelgegenfläche bildet, die durch das Drosselelement ausgeformt wird. Zur Ausbildung einer bestimmten Stoßcharakteristik müssen die Kegelgegenfläche des Drosselelementes und die Kegelfläche des Doppelkegels nicht die gleiche Kontur und/oder Neigung aufweisen. Vielmehr können beide Flächen voneinander abweichende Konturen und/oder Neigungen haben.
Zur Beeinflussung der jeweiligen Strömungsanteile durch die Ringleitung einerseits und durch den Strang andererseits ist das Drosselelement vorzugsweise von einem Federelement unter Vorspannung gehalten, und zwar derart, dass das Drosselelement in der Ausgangslage gegen die Querschnittsverengung anliegt. Die Federcharakteristik des Federelementes kann mit Rücksicht auf die gewünschten Teilströme angepasst werden, und zwar abhängig von den Druck- bzw. Strömungsverhältnissen im Strang mit sich ändernder Gesamtströmung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat das Mittel ferner ein Führungselement, welches das Drosselelement beweglich hält. Das Führungselement stützt sich vorzugsweise an der Innenumfangsfläche des Gehäuses der Anschluss- armatur ab, so dass das Drosselelement definiert innerhalb des Gehäuses gehalten und geführt ist. Im Hinblick auf eine symmetrische Durchströmung des Stranges, auch im Bereich der Querschnittsverengung, wird mit einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass das Führungselement und das Drosselelement koaxial zueinander ausgerichtet sind und dass deren Längsachsen mit der Längsachse des Stranges fluchten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Einsatzteil vorgesehen, welches neben dem Führungselement auch einen diesem in Strömungsrichtung vorgelagerten Verengungsabschnitt ausbildet, der die Querschnittsverengung ausformt. Dementsprechend können die Mittel zum Variieren der Durchtrittsfläche der Querschnittsverengung in Form eines einheitlichen Einsatzteiles in den Strang eingebaut und verwirklicht werden. Die Mittel lassen sich dementsprechend in übliche, zylindrische Strangleitungen, von denen Ringleitungen abgehen, zum Nachrüsten einsetzen. Das Einsatzteil kann hierbei in ein Rohrleitungsstück des Stranges eingesetzt werden.
Insbesondere bei einer Erstausrüstung einer Anschlussarmatur ist es zu bevorzugen, an der Außenumfangsfläche des Einsatzteiles Arretierungsmittel vorzusehen, die dort vorzugsweise in Umfangsrichtung voneinander beabstandet vorgesehen sind. Mit diesen Arretierungsmitteln ist das Einsatzteil innerhalb des Armaturengehäuses gehalten. Die Arretierungsmittel sind vorzugsweise durch Rastnasen ausgebildet, die in an der Innenumfangsfläche des Armaturengehäuses ausgeformte Rastnuten eingreifen. Als Rastnuten sind diejenigen Ausnehmungen zu verstehen, die in Umfangsrichtung beabstandet zueinander vorgesehen sind und jeweils mit einer einzigen Rastnase zusammenwirken. Selbstverständlich können solche Rastnuten zusammenhängend in Form einer am Innenumfang des Armaturengehäuses umlaufend ausgeformten Ausnehmung realisiert sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erstreckt sich das Führungselement bis in den Bereich der Einfädelöffnung, d. h. überdeckt teilweise die Einfädelöffnung im Bereich der Anschlussarmatur und bildet einen Ringleitungsströmungs- durchlass aus, der den Führungsabschnitt durchsetzt, so dass die Ringleitungsströmung durch das Führungselement hindurch in die Hauptströmung im Strang zurückgeführt werden kann. Die in Anspruch 13 angegebene Weiterbildung bietet die Möglichkeit, innerhalb der Anschlussarmatur einen sogenannten Inliner zu führen, der üblicherweise als Zirkulationsrohr bei einer Rohr-in-Rohr-Zirkulationsleitung vorgesehen ist und in der Regel warmes Wasser zum Verbraucher führt. Dementsprechend eignet sich die Anschlussarmatur nach dieser Weiterbildung insbesondere für eine Warmwasserzirkulationsanlage.
Das Innenrohr wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorzugsweise genutzt, das Drosselelement verschieblich zu führen. Dabei kann beispielsweise zwischen der Außenumfangsfläche des Innenrohres und dem verschieblich darauf gelagerten Drosselelement eine Leckageströmung erlaubt werden, die auch durch die Durchtrittsfläche der Querschnittsverengung hindurchtritt, wenn sich das Drosselelement in seiner Ausgangslage befindet.
Zur Verwirklichung des Ringleitungs-Strömungsdurchlasses wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, das Führungselement an wenigstens einem seiner stimseitigen Enden mit mehreren Stützstegen zu versehen, die die Außenumfangsfläche vorgeben und sich in axialer Richtung erstrecken. In Umfangsrich- tung benachbarte Stützstege bilden einen Spalt, durch den die eingeführte Ringleitungsströmung das Führungselement in radialer Richtung in Bezug auf die Längsachse des Stranges passieren kann. An dem stirnseitigen Ende sind die entsprechenden Stützstege vorzugsweise trichterförmig ausgebildet, wodurch das Einbringen des Innenrohres bei der Montage der Anschlussarmatur erleichtert wird.
Die Ansprüche 16 und 17 geben bevorzugte strömungsmäßige Dimensionierungen der Anschlussarmatur an, die sich in der Praxis als zweckmäßige Weiterbildungen erwiesen haben.
Zur Lösung des Problems wird hinsichtlich der Wasserleitungsanlage eine solche Anlage mit den Merkmalen von Anspruch 18 vorgeschlagen. Diese umfasst Mittel zum Variieren der Durchtrittsfläche der Querschnittsverengung. Diese müssen nicht notwendigerweise als Teil einer Anschlussarmatur ausgebildet sein, welche die Einfädelöffnung ausbildet. Allerdings sind diese Mittel der Querschnittsverengung zugeordnet, d. h. zwischen der jeweiligen Aus- fädelöffnung und der jeweiligen Einfädelöffnung einer zugeordneten Ringleitung vorgesehen. Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.
In dieser zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Einsatzteiles des Ausführungsbeispiels mit dem Strömungseingang in der Ausgangsstellung des Drosselelementes;
Fig. 2 eine perspektivische Seitenansicht gemäß Fig. 1 in der voll geöffneten Stellung des Einsatzteiles;
Fig. 3 eine perspektivische Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Einsatzteiles mit dem Strömungsausgang;
Fig. 4 eine Längsschnittansicht durch einen Teil eines Stranges im Bereich der Anschlussarmatur bei einem Drosselelement in der Ausgangslage;
Fig. 5 die in Fig. 4 gezeigte Ansicht bei voll geöffnetem Drosselelement;
Fig. 6 das in Fig. 5 eingekreiste Detail C in vergrößerter Darstellung und
Fig. 7 eine Graphik mit einem Vergleich der Strömungscharakteristik in der Ringleitung in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen Ausfädel- und Einfädelöffnung
Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein Einsatzteil 2, welches aus Metall oder Kunststoff gebildet sein kann und welches mit einer zylindrischen Außenumfangsfläche im Wesentlichen entsprechend einer zylindrischen Innenumfangsfläche eines Armaturengehäuses ausgeformt ist, welches in den Figuren 4 und 5 gezeigt und dort mit Bezugszeichen 4 gekennzeichnet ist. Der in den Figuren 1 bis 3 eingezeichnete Pfeil S verdeutlicht die Strömungsrichtung einer durch den Strang fließenden Hauptströmung, die in den Figuren 4 und 5 mit Bezugszeichen H gekennzeichnet ist. Die Strömung durch die Ringleitung ist mit Bezugszeichen H gekennzeichnet.
An seinem in Strömungsrichtung vorderen Ende weist das Einsatzteil 2 mehrere auf den Umfang verteilte Stege 6 auf, welche die zylindrische Außenumfangsfläche fortsetzen und an ihrem freien Ende trichterförmig nach innen gerichtet sind. Eine entsprechende Ausgestaltung weist auch das strömungsferne Ende auf. Dort sind die Stege mit Bezugszeichen 8 gekennzeichnet. Dieser Bereich des Einsatzteiles 2 bildet ein Führungselement 10 für ein Drosselelement 12 aus. Zwischen den vorderen Stegen 6 und den hinteren Stegen 8 weist das Einsatzteil 2 einen Ringabschnitt 14 auf, dessen Innenumfangsfläche eine Kegelfläche 16 ausbildet, die mit einer Kegelgegenfläche 18 des Drosselelementes 12 zusammenwirkt. In der Schnittdarstellung wird ein durch den Ringabschnitt gebildeter Düsenquerschnitt, der in Bezug auf die Hauptströmung H eine Querschnittsverengung V bildet, von radial inwärtig von den Stegen 6 überragt. Mit anderen Worten hat die Düse an ihrer engsten Stelle einen größeren Durchmesser als die nach innen eingezogenen Stege 6, die einen Anschlag für das Drosselelement 1 bilden.
Im Bereich des in Strömungsrichtung hinteren Endes des Ringabschnitts 14 sind an der Au- ßenumfangsfläche mehrere Rastnasen 20 ausgeformt, die in Rastnuten 22 in Eingriff sind, die an der Innenumfangsfläche des Armaturengehäuses 4 ausgespart sind. Stromabwärts der Rastnasen 20 und gehalten von jedem zweiten der hinteren Stege 8 ist ein Ring 24 vorgesehen, welcher das Drosselelement 12 umfasst und umfänglich führt, und eine Stützfläche 26 für ein Federelement 28 ausbildet, welches sich zwischen diesem Ring 24 und einer Ringfläche 30 des Drosselelementes 12 erstreckt, die sich in Strömungsrichtung unmittelbar hinter der Kegelgegenfläche 18 des Drosselelementes 12 anschließt.
Die kegelförmig nach innen zulaufenden freien Enden der Stege 6, 8 bilden bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine trichterförmige Öffnung aus, die das Eindringen eines in den Figuren 4 und 5 gezeigten Innenrohres 32 eines Inliners erleichtert. Diese trichterförmige Öffnung hat einen Durchmesser in etwa entsprechend dem Außendurchmesser des Innenrohres 32. Der Innendurchmesser der Düse an ihrer engsten Stelle ist um etwa 15 bis 25 % größer als Durchmesser der trichterförmige Öffnung.
Das Innenrohr 32 durchsetzt eine mittlere Bohrung des Drosselelementes 12. Dieses ist vorliegend durch die Innenumfangsfläche des Ringes 24 und die sich in Strömungsrichtung S daran anschließenden Stege geführt. Ausgewählte Stege können in axiale Nuten eingreifen, die an der Außenumfangsfläche des Drosselelementes 12 ausgebildet sein können, wodurch eine Verdrehsicherung des Drosselelementes 12 gebildet ist.
Wie den Figuren 4 bis 6 zu entnehmen ist, befindet sich das Einsatzteil 2 mit seinem Führungselement 10 im Bereich einer Einfädelöffnung 34 einer nicht näher dargestellten Ringleitung, die stromaufwärts des Einsatzteiles 2 mit einer Ausfädelöffnung von dem Strang abgeht, zu einem oder mehreren Verbrauchern, beispielsweise einer Nasszelle in einem Hotel führt, und im Bereich der Anschlussarmatur in den Strang zurückgeführt wird. Die umfänglich beabstandeten hinteren Stege 8 bilden insofern einen Ringleitungsströmungsdurch- lass 38 aus, durch den die Ringleitungsströmung radial nach innen fließen kann, um sich mit der Hauptströmung H zu vereinigen.
In der in Fig. 4 gezeigten Ausgangsstellung, bei welcher die Kegelgegenfläche 18 des Drosselelementes 12 an der Kegelfläche 16 des zylindrischen Abschnitts 14 anliegt, bleibt zwischen den benachbarten Kegelflächen 16, 18 ein Leckageströmungsspalt, so dass bei einer über der maximalen Querschnittsverengung wirkenden Druckdifferenz auch bei aneinanderliegenden Kegelflächen 16, 18 eine gewisse Leckageströmung möglich ist. Die Querschnittsverengung kann aber auch so sein, dass bei minimaler Druckdifferenz die Hauptströmung H abgeschnitten ist und der verbleibende Volumenstrom allein durch die Ringleitung fließt.
Mit zunehmender Druckdifferenz über der Querschnittsverengung wird das Drosselelement 14 gegen die Kraft des Federelementes 28 in Strömungsrichtung nach hinten gedrängt. Hierdurch wird die Querschnittsverengung V vergrößert, bis das Drosselelement gegen das stirnseitige Ende der durch das Führungselement 10 gebildeten Führung stößt. Dieses wird vorliegend durch hakenförmige radiale Vorsprünge 40 der hinteren Stege 8 geformt.
Die sich hierdurch ergebende Strömungscharakteristik in der Ringleitung ist in Fig. 7 im Vergleich zu einer herkömmlichen Strömungscharakteristik K einer konstanten Drossel verdeutlicht. Bei einer sehr kleinen Druckdifferenz im Strang von etwa 10 bis 20 mbar ergibt sich eine Leckageströmung, gekennzeichnet mit L. Bei Druckänderungen in diesem Bereich ergibt sich eine Strömungskennlinie entsprechend einer herkömmlichen Drossel, allerdings durch einen konstanten Strömungsquerschnitt, der durch den Leckageströmungsspalt gebildet ist.
Bei höheren Druckdifferenzen beginnt die Relativbewegung zwischen dem Drosselelement 12 und dem Einsatzteil 2, die in etwa bis zu einer Druckdifferenz von etwa 30 mbar möglich ist. Es ergibt sich in der Ringleitung ein insgesamt zum Vergleich zu einer Düse mit konstanter Querschnittsverengung eine höhere Durchströmung der Ringleitung. Erst bei einer Druckdifferenz oberhalb von 30 mbar ist das Drosselelement 12 in seiner Endlage, d. h. stößt gegen die Endfläche der Führung an, so dass eine weitere Erhöhung der Druckdiffe- renz zwischen Ausfädelöffnung und Einfädelöffnung in der Ringleitung zu einem herkömmlicher Strömungsverlauf K führt. Der Strömungsverlauf ist in einem Druckdifferenzbereich, bei dem sich das Drosselelement zunehmend von der Kegelfläche 14 wegschiebt, näherungsweise linear. Es besteht eine Korrelation, bei welcher die Druckdifferenz und die Strömung in der Ringleitung wie folgt korrelieren: Δp ~ Q2/3 mit Δp = Druckdifferenz zwischen Ausfädelöffnung und Einfädelöffnung und Q = Durchflussmenge in m3/Std. in der Ringleitung. Diese Charakteristik ist in Fig. 7 mit D eingezeichnet. Unterhalb dieses Bereiches, d. h. im Bereich der Leckageströmung und bei einer Druckdifferenz von unterhalb etwa 13 mbar ergibt sich eine Abhängigkeit Δp ~ Q2. Dieser Bereich ist - wie oben bereits eingeführt - mit L gekennzeichnet. Oberhalb des Kurvenabschnitts D ergibt sich eine entsprechende Abhängigkeit, allerdings aufgrund der nunmehr maximalen Querschnittsverengung bei maximal zurückgezogenem Drosselelement 12 mit wesentlich geringerem Anstieg der Durchflussmenge in der Ringleitung bei steigender Druckdifferenz (Kurvenverlauf K).
Der durchgehende Verlauf K von dem Ursprung der Grafik gemäß Fig. 7 in Nullpunkt entspricht im Übrigen der konventionellen Kennlinie einer Düse zur Erzeugung einer Zwangsdurchströmung in der Ringleitung, beispielsweise gemäß DE 39 19 074.
Bezugszeichenliste
2 Einsatzteil
4 Armaturengehäuse 6 Stege
8 Stege
10 Führungselement
12 Drosselelement
14 Ringabschnitt
16 Kegelfläche
18 Kegelgegenfläche
20 Rastnasen
22 Rastnuten
24 Ring
26 Stützfläche
28 Federelement
30 Ringfläche
32 Innenrohr
34 Einfädelöffnung
36 Ausfädelöffnung
38 Ringleitungsströmungsdurchlass
40 radiale Vorsprünge der Stege 8
D Strömungscharakteristik bei variabler Durchtrittsfläche
K konventionelle Strömungscharakteristik mit konstanter Durchtrittsfläche
H Hauptströmung
L Strömungscharakteristik bei Leckageströmung
R Ringleitungsströmung
5 Strömung
V Querschnittsverengung

Claims

Patentansprüche
1. Anschlussarmatur zum Anschließen einer Ringleitung mit mindestens einem Verbraucher an einen Stockwerks- bzw. Steigrohrstrang mit an dem Strang anschließbaren Ein- und Auslassöffnungen (2, 4), einer dazwischenliegenden Einfädelöffnung (34) für die Ringleitung, der in Strömungsrichtung (S) eine Querschnittsverengung (16) vorgelagert ist, gekennzeichnet durch,
Mittel (12,28) zum Variieren der Durchtrittsfläche der Querschnittsverengung (V).
2. Anschlussarmatur nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel ein bewegliches Drosselelement (12) umfasst, das relativ zu der Querschnittsverengung (V) bewegbar ist.
3. Anschlussarmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei an der Querschnittsverengung (V) anliegendem Drosselelement (12) eine Leckageströmung (L) durch den Strang möglich ist.
4. Anschlussarmatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (12) in einer Ausgangslage im Bereich der Querschnittsverengung (V) unter Ausbildung eines Leckageströmungsspaltes gehalten ist.
5. Anschlussarmatur nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverengung (L) durch einen Kegel gebildet ist und dass das Drosselelement (12) eine Kegelgegenfläche (18) ausbildet, die mit einer Kegelfläche (16) des Kegels zusammenwirkt.
6. Anschlussarmatur nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (12) von einem Federelement (28) in der Ausgangslage gehalten ist.
7. Anschlussarmatur nach einem Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel ein Führungselement (10) umfasst, welches das Drosselelement (12) beweglich hält.
8. Anschlussarmatur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (10) und das Drosselelement (12) koaxial zueinander ausgebildet sind und dass deren Längsachsen mit der Längsachse des Stranges fluchten.
9. Anschlussarmatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (10) als Teil eines Einsatzteiles (2) ausgebildet ist, welches die Querschnittsverengung (V) ausbildet.
10. Anschlussarmatur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Außenumfang des Einsatzteiles (2) Arretierungsmittel (20) vorgesehen sind, mit denen das Einsatzteil (2) in einem die Ein- und Auslassöffnungen sowie die dazwischenliegende Einfädelöffnung (34) ausbildenden Armaturgehäuse (4) der Anschlussarmatur gehalten sind.
11. Anschlussarmatur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierungsmittel durch mehrere in Umfangsrichtung des Einsatzteiles (2) voneinander beabstandete Rastnasen (20) ausgebildet ist und dass an der Innenumfangsfläche des Armaturgehäuses (4) Rastnuten (22) ausgeformt sind, in welche die Rastnasen (20) eingreifen.
12. Anschlussarmatur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (10) sich im Bereich der Einfädelöffnung (34) erstreckt und an seiner Außenwandung wenigstens einen das Führungselement (10) durchsetzenden Ringleitungs-Strömungsdurchlass (38) aufweist.
13. Anschlussarmatur nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (12) eine in seiner Längsrichtung verlaufende durchgehende Bohrung aufweist, durch welche ein Innenrohr (32) einer Rohr-in-Rohr- Zirkulationsleitung durchführbar ist.
14. Anschlussarmatur nach einem der Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (32) das Drosselelement (12) verschieblich führt.
15. Anschlussarmatur nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzteil (2) an wenigstens einem seiner stirnseitigen Enden mehrere die Außen- umfangsfläche des Einsatzteiles (2) vorgebende und sich in axialer Richtung erstre- ckende Stützstege (6, 8) aufweist, deren jeweilige Enden trichterförmig ausgebildet sind.
16. Anschlussarmatur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Druckdifferenz (Δp) zwischen Eintritts- und Auslassöffnung von
- 20 mbar oder weniger, vorzugsweise 10 mbar oder weniger und/oder
- ungefähr 30 mbar oder mehr,
die Druckdifferenz (Δp) der folgenden Beziehung folgt:
Δp ~ Q2,
wobei Q die Durchflussmenge in m3/Std. in der Ringleitung beschreibt.
17. Anschlussarmatur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Druckdifferenz (Δp) zwischen der Eintritts- und Auslassöffnung von 30 mbar oder weniger, vorzugsweise 20 mbar oder weniger, die Druckdifferenz (Δp) der folgenden Beziehung folgt:
Δp ~ Qn,
wobei 0,6 < n < 1 , vorzugsweise n = 2/3 und Q die Durchflussmenge in rrrVstd. in der Ringleitung beschreibt.
18. Wasserleitungsanlage mit wenigstens einem Stockwerks- bzw. Steigrohrstrang an dem mehrere Ringleitungen über Ausfädel- und Einfädelöffnungen (34) angeschlossen sind, und einer zwischen den Ausfädel- und Einfädelöffnungen der zugeordneten Ringleitung im Strang vorgesehenen Querschnittsverengung (14), gekennzeichnet durch,
Mittel zum Variieren der Durchtrittsfläche der Querschnittsverengung (V).
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